Szabad ég előtt Két planetáriumprogram: az XEphem és a KStars

Holl András MTA Konkoly­Thege Miklós Csillagászati Kutatóintézet

IPSZILON szeminárium, 2006 szeptember 20

- Az előadás célja

- kikapcsolódás és művelődés; az égbolt: az elidegenített természet része

- csillagászati ismeretterjesztés

- a csillagászat, mint eszköz a földrajz, fizika, matematika és a számítástechnika oktatására

- a csillagászat a szabadon hozzáférhető adatok, szolgáltatások, szoftverek, valamint az erős nemzetközi együttműködés miatt kiválóan alkalmas a kooperatív számítástechnikai alkalmazások bemutatására

- Szabad planetáriumprogramok: XEphem, Stellarium, Celestia, KStars, Cartes du Ciel

- programismertetők: Meteor (MCSE, http://meteor.mcse.hu)

Celestia (GPL) http://celestia.sourceforge.net/ Linuxvilág #67 VII. évf. 8. sz. 2006 aug. 47. o. Meteor 2003/3

Stellarium (GPL) http://sourceforge.net/projects/stellarium/ http://stellarium.free.fr/ Meteor 2004/3

Mindkettő inkább a látványra helyezi a hangsúlyt

Cartes du Ciel (GPL) http://www.ap-i.net/skychart/index.php Windows és Linux

kettőt mutatunk be:

- XEphem © 1990-2005 Elwood Charles Downey http://www.clearskyinstitute.com/

Linux reaches for the stars Linux Magazine, 2000, 10, 105 http://www.linux-magazine.com/issue/01/XEphem.pdf - KStars KDE - Edutainment Copyright © 2001, 2002, 2003 Jason Harris and the KStars Team http://edu.kde.org/kstars/index.php

- Általános jellemzők

- látvány - égbolt: csillagok, mély-ég objektumok (halmazok, galaxisok, ködök), csillagképek, tejút, koordináta-háló - naprendszer - a naprendszer égitestjei: Nap, Föld, Hold, bolygók (holdjaikkal)

- kalkulátor, információk

- külső adatforrások: - katalógusok (X) - aktuális képek: SOHO Nap (X); Föld meteo(X); - képek: DSS égbolt; HST (K); SEDS (K); stb. - információ: Wikipedia (K) - változócsillag fénygörbe (AAVSO) - seti@home támogatás (X)

- saját adatok bevitele: FITS kép - WCS illesztés (X)

- távcsővezérlés: soros v. USB porton; INDI; vezérelhető távcső (GoTo)

- jellemzés: - XEphem: fantasztikus funkciógazdagság kombinált cserkész-műszer. Pl.: X plot - jobb a gnuplot! - KStars: egyszerűbb, könnyebben kezelhető, több objektumfüggő külső információs link

- Szférikus csillagászati alapismeretek

- KStars Astroinfo project (http://docs.kde.org/development/en/kdeedu/kstars/astroinfo.html)

- ELTE TTK CsTsz. webes anyagok (http://astro.elte.hu/icsip/tajekozodas_az_egen/index.html) (http://astro.elte.hu/astro/hun/oktatas/jegyzetek/CsillelemeiJegyzet/node64 .html)

- projekciók - a probléma: az égbolt gömb, a képernyő sík - sík és hengervetületek - torzítás - kis terület / gnomonikus projekció / közelítően sík

- az égbolt látszó mozgásai - napi: forog a Föld - évi: a Föld kering a Nap körül - precesszió: a Föld tengelyének 26 ezer éves imbolygása. Meg kell adni a koordináták megadásánál az "equinox"-ot!

- szabadsági fokok: földrajzi hely, idő !!! Csak annyira pontos, amennyire a megfigyelés helye és ideje !!! - időszámítás, időskálák, idő az Interneten - UT, helyi idő, zónaidő, nyári időszámítás -> Nap UT (Universal Time): Greenwich-i zónaidő UTC: korrekciók helyi idő: - JD (Julian Date, Julián Dátum): az i.e. 4713 jan. 1. déli 12 óra UT óta eltelt napok száma (2453953: 2006 augusztus 5. 12 óra UT) - csillagidő (1 év alatt egy nap = 1 nap alatt kb. 4 perc) - USNO master clock, NTP, xntpd

- zavaró tényezők: parallaxis, aberráció, refrakció - parallaxis: a megfigyelő térbeli mozgása miatt az objektumok távolságuktól függően a "végtelen" távoli objektumok háttere előtt elmozdulni látszanak a legközelebbi állócsillagok éves elmozdulása < 1" - aberráció: a fény véges sebessége miatt a megfigyelő fényforráshoz viszonyított mozgása miatt az elmozdulni látszik: a mozgás a forrásnak a megfigyelő mozgásirányával bezárt szögétől, és a megfigyelő sebességének a fénysebességhez viszonyított hányadosától függ évi aberráció < 1" - refrakció: a légköri fénytörés megemeli az égitestek látszó helyzetét. Mértéke elsősorban a zenittávolságtól függ. A látóhatáron kb. 1/2 fok. - sajátmozgás: a csillagok térbeli mozgása is megváltoztatja látszó helyzetüket. A legnagyobb: 10"/év

- alapfogalmak: - éggömb: képzeletbeli gömb, melynek középpontja a koordinátarendszer közepe. - zenit: a megfigyelő felett függőlegesen elhelyezkedő pont. - égi pólus: a Föld tengelye meghosszabbításának metszéspontja az éggömbbel - égi egyenlítő: a Föld egyenlítőjének vetülete az éggömbre - meridián: főkör, ami átmegy a zeniten, a látóhatár délpontján ill. északpontján, valamint az égi póluson - ekliptika: a Föld pályasíkjának metszésvonala az éggömbbel - tavaszpont: az égi egyenlítő és az ekliptika egyik metszéspontja (ahol a Nap a déli féltekéről az Északira lép) - magnitúdó: a csillagok fényességének mértékegysége. A skála logaritmikus, a kisebb érték nagyobb fényességet jelent. A leghalványabb szabad szemmel látható állócsillagok kb. +6 és -1 magnitúdó között vannak. - cirkumpoláris: az égi pólushoz közelebb van, mint a pólus látóhatár feletti magassága (= a megfigyelőhely földrajzi szélessége), sohasem nyugszik le

- csillagászati koordinátarendszerek:

- középpont, alapsík, kezdőirány, körüljárás a középpont lehet a megfigyelő helye, a Föld középpontja, stb.

- horizontális - koordináták: azimut, magasság - alapsík: horizont - kezdőirány: dél (csillagászat) mind az XEphem, mind a KStars északon kezdi

[horizont.gif]

- (2.) ekvatoriális - koordináták: deklináció, rektaszcenzió - alapsík: egyenlítő - kezdőirány: tavaszpont

[equator.gif]

- Mit tudnak ezek a programok? (Mennyire pontosak?)

- mit árulnak el magukról? - KStars: 8 bolygó: +-4000 év, gyenge: Hold, kisbolygók, üstökösök - XEphem: részletesebb információk a dokumentációban általában pontos algoritmusok - kisebb probléma: az önmagukban pontos algoritmusok néha különböző alapfeltevésekre épülnek, összeházasításukkor hibák előfordulnak.

- kritikus tesztek: távcsővezérlés együttállások, fedések, fogyatkozások (az ókori/középkori bolygótáblázatok és efemeriszek pontosságát is együttállásokkal lehetett tesztelni: Kopernikusz, 1503 Október - 1504 Március: Mars, Jupiter, Szaturnusz)

- tesztek: - Vénusz-átvonulás, 2004.06.08 8ó 22p UT (XEphem: +) - Merkúr-átvonulás, 2003.05.07 7ó 52p UT (KStars +) - Teljes Napfogyatkozás, Mo., 1999.08.11 10ó 52p UT (XEphem: +) - Teljes Napfogyatkozás, Mo., 1842.07.08 7ó (KStars: +)

- mekkora pontosság kell? általában sokkal kevesebbre van szükség, mint amit a programok helyes beállítások esetén tudnak: pl. a helyi horizont hatását a legritkább esetben tudjuk figyelembe venni, ha nincs műszerünk, a legtöbb esetben nem tudunk pontos szögeket mérni, az időt sem tudjuk pontosan, ill. nem tudunk egy pontos időpillanatot kitűzni - így a finom beállítások (tengerszint feletti magasság, légnyomás (refrakció) sem lényegesek). Sok olyan paraméter van, mint pl. a tengerszint feletti magasság, refrakció, equinox, amelyek befolyásolják a kapott értékeket. Külső adatokkal összehasonlítva ezek különböző értékeiből adódhatnak a kis eltérések. Megválasztásuk gyakran az adott céltól függ: a napi koordinátákkal (equinox) dolgozó távcsővel akarjuk megtalálni a kisbolygót, vagy a 2000-es koordinátákat feltüntető térkép segítségével?

- grafika: a teljes égbolt képnél jelent leginkább korlátot - problémák: relatív méretek - X: a Szaturnusz gyűrűjét nem mutatja a teljes égbolt közelítésnél; view -> [bolygó] távcsőbeni tükörképet mutat

- Installálás, beállítások

- kezdeti beállítások Földrajzi hely, idő beállítása

- vissza a kályhához

- Alapvető tájékozódás az égen

- Keresd a Göncölszekeret! A Sarkcsillag megtalálása jellemző alakzatok, csillagképek: Orion, Cassiopeia, Nagy Nyári Háromszög

- Ekliptika: Nap (napnyugta helye a látóhatáron), Hold, bolygók: Vénusz: Naphoz közel, Jupiter, Szaturnusz: fényes, nyugodt fény. Állatövi csillagképek. Csillagtérkép beállítása az objektumok alapján.

- Makrózás - KStars ScriptBuilder példa: 1504.kstars

- Kilépés a hálózatra

- objektumkatalógusok

- mesterséges holdak (X), ISS (X)

- képek: egyedi objektumok (K: NOAO, SEDS), DSS méret!

- adatszolgáltatók: AAVSO, meteo (X)

- információk: Wikipedia (K)

- külső szolgáltatók: URL/protokol stabilitás (Probléma: AAVSO?) Mi hiányzik? (Dinamikus URL képzés - just-in-time Google keresés, URL szelekció a találatok közül?)

- csillagászati hálózati szolgáltatások

- Csillagászati információk az Interneten

- DSS (Digital Sky Survey): a "Digitális Palomar Atlasz", az egész égboltot lefedő digitalizált fotografikus felmérések, melyek az Interneten többféle forrásból is elérhetőek

- SkyView: égbolt-térképi információs rendszer http://skyview.gsfc.nasa.gov/

- SIMBAD: csillagászati objektumok adatbázisa http://simbad.u-strasbg.fr/sim-fid.pl

- Aladin: égbolt-térképi információs rendszer http://aladin.u-strasbg.fr/aladin.gml

- VizieR: csillagászati katalógusok elektronikus adatbázisa http://vizier.u-strasbg.fr/viz-bin/VizieR

- NED (NASA/IPAC Extragalactic Database): galaxis adatbázis http://nedwww.ipac.caltech.edu/

- MAST: űrcsillagászati eszközök megfigyeléseinek adatbázisa (Multimission Archive at STScI) http://archive.stsci.edu/

- HEASARC: Röntgen- és gammacsillagászati űreszközök adatai (High Energy Astrophysics Science Archive Research Center) http://heasarc.gsfc.nasa.gov/

- ADS (Astrophysics Data System): bibliográfiai adatbázis http://www.adsabs.harvard.edu/

- AAVSO (American Association of Variable Star Observers): változócsillagok fénygörbéit lehet itt elérni http://www.aavso.org/

- SEDS (Students for the Exploration and Development of Space): rengeteg objektumról kínál információt ennek az egyesületnek a honlapja http://www.seds.org

- Saját képek (FITS)

- A FITS (Flexible Image Transport System): csillagászati adattárolási szabvány. Jellemzője, hogy a bináris adatok előtt ASCII kártyaképekből álló fejléc tárol bőséges meta-információkat. A csillagászati programok a képek fejlécébe naplózzák az elvégzett műveleteket.

- WCS (Word Coordinate System): szabvány arra, hogyan lehet a fejlécben rögzíteni a tárolt adatok pixelkoordinátáinak fizikai koordinátákra való átválthatóságát.

http://www.cv.nrao.edu/fits/ http://fits.gsfc.nasa.gov/ http://heasarc.gsfc.nasa.gov/docs/heasarc/fits_overview.html

- Távcsővezérlés

- GoTo képességű távcsövek (távcsőmechanikák) pl. Celestron NextStar, Syntha HEQ5/EQ6, Meade LX200

- soros v. USB port

- INDI protocol (Instrument-Neutral-Distributed-Interface) E.C. Downey, Jaseem Mutlaq (Windowsos szabványosítási törekvés: Ascom) http://indi.sourceforge.net/ http://docs.kde.org/stable/en/kdeedu/kstars/indi.html http://edu.kde.org/kstars/indi.php INDI Library (v. 0.4) indilib-0.4.tar.gz http://indi.sourceforge.net KTelescope (LX200) http://ktelescope.sourceforge.net/

- Kipróbálva két távcsőmechanikával: - Celestron NexStar (driver: celestrongps) RS232 kábel leírás: http://www.bisque.com/help/theskyV6/Telescope/Telescope_Interface_C ables.htm - Syntha HEQ5 (driver: orionatlas)

- Az XEphem bemutatása

- programleírás xephem.html - Meteor cikk

XEphemM.pdf

- A KStars bemutatása

- programleírás kstars.html

- Meteor cikk KStarsM.pdf

- Lehetőség: Interneten keresztül vezérelhető oktatási célú távcsövek létesítése, ilyen eszközök hálózatához való csatlakozás

- Oktatási célú teleszkópok megoszthatók/használhatók az Interneten: - jobb megfigyelési körülmények távoli helyszínen - tanítási időben való használat: olyan földrajzi hely szükséges, ahol éjszaka van

- Példák - XEphem-mel vezérelt, Interneten keresztül használható teleszkópok: Iowa Robotic Telescope Facilities http://phobos.physics.uiowa.edu/tech/software.html UCI Observatory (University of California, Irvine) http://www.physics.uci.edu/~observat

Köszönet illeti Holl Balázst az ábrákért és a távcsővezérlés megoldásához nyújtott segítségért.

A bemutatóhoz használt Skywatcher/Syntha HEQ5 távcsövet és mechanikát a Budapesti Távcső Centrum (http://tavcsodiszkont.csillagaszat.hu/ - http://www.tavcso.com) bocsátotta rendelkezésünkre.